第二章 流体输送机械 1/28
第二章 流体输送机械
2.1 液体输送机械 —— 泵
2.1.1 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
二、离心泵主要构件的结构及功能
三、离心泵的理论压头和实际压头
四、离心泵的主要性能参数和特性曲线
五、离心泵的工作点与流量调节
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
七、离心泵的安装高度
习题课
八、离心泵的类型和选用
第二章 流体输送机械 2/28
流体输送机械
?
?
?
?
?
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压缩机、真空泵
通风机、鼓风机
气体压送机械
泵液体输送机械
第二章 流体输送机械
?在化工生产中，常常需要将流体从低位输送到高处；从低
压设备输送到高压设备；沿管道输送到较远的地方。
?要克服位能、静压能之差及摩擦阻力引起的能量损失
?为此，必须借助一定的输送设备，对流体作功，以补充足
够的能量，这种为输送流体而提供能量的机械 ---流体输送
机械
?流体输送机械的目的,给流体加入机械能以实现 非自动过程
第二章 流体输送机械 3/28
按泵的工作原理为
泵
??
?
?
?
、回转式等往复式容积式：如
轴流式、喷射式等、离心式速度式：如
2.1 液体输送机械 —— 泵
离心泵：靠高速旋转的叶轮, 液体在离心力作用下
获得能量, 以提高压强 。
往复泵：利用活塞的往复运动, 将能量传给液体,
以完成输送任务 。
回转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋转来吸入
和排出液体 。
旋涡泵：一种特殊类型的离心泵 。
液体输送机械,统称为泵
第二章 流体输送机械 4/28
1,离心泵的构造：
底阀
?
?
?
?
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：、
：、
：、
泵轴及轴封装置
泵壳
叶轮
3
2
1
2.1.1 离心泵
一, 离心泵的构造和工作原理
泵轴
叶轮
泵壳
吸入导管
压出导管
第二章 流体输送机械 5/28
叶轮
泵壳
泵轴
吸入导管
压出导管
底阀
问 1,
流体在泵内都获得了什么能量？
其中那种能量占主导地位？
2,离心泵的工作原理
一, 离心泵的构造和工作原理
问 2,
泵为什么可以从贮槽吸入液
体？
问 3,
何为气缚现象？
第二章 流体输送机械 6/28
气缚现象, 泵壳和吸入管路内没有充满液体，
泵内有空气，由于空气密度远小于液体的密
度，叶轮旋转对其产生的离心力很小，叶轮
中心处所形成的低压不足以形成吸上液体所
需要的真空度，泵就无法工作。
第二章 流体输送机械 7/28
叶轮
泵
壳
泵
轴
吸入口
底
阀
滤
网
调节阀
排出口
吸入管
排出管
离心泵叶轮
第二章 流体输送机械 8/28
1,叶轮
?
?
?
?
?
半闭式叶轮
敞式叶轮
闭式叶轮
二, 离心泵主要构件的结构及功能
敞式叶轮和半闭式叶轮
不易发生堵塞现象
第二章 流体输送机械 9/28
叶轮轴向力问题
二, 离心泵主要构件的结构及功能
轴向力
闭式或半闭式叶轮后
盖板与泵壳之间空腔
液体的压强较吸入口
侧高，这使叶轮遭受
指向吸入口方向的 轴
向推力,这使叶轮向
吸入口侧位移，引起
叶轮与泵壳接触处的
磨损。
解决办法, a.叶轮后
盖板上钻一些小孔 ---
平衡孔 ;b.双吸式泵。
第二章 流体输送机械 10/28
2．泵壳
思考,泵壳的主要作用是什么？
① 汇集液体，并导出液体；
②能量转换装置
二, 离心泵主要构件的结构及功能
第二章 流体输送机械 11/28
导轮
思考,
为什么导轮的弯曲方向
与叶片弯曲方向相反？
二, 离心泵主要构件的结构及功能
第二章 流体输送机械 12/28
压头,
泵提供给单位重量液体
的能量称为泵的压头，
用 H表示，单位 m。
三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 13/28
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?
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多，且叶片厚度不计。
叶轮的叶片数目为无穷
流体为理想流体
)2(
)1(
理论压头, 理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头, 用 H?表示 。
问：由 （ 1 ）,（ 2 ）可以得出什么结果？
由 ( 1 ) ? 液体在泵内无摩擦阻力损失
由 (2) ? 流体与叶片的相对运动的运动轨迹
可视为与叶片形状相同。
三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 14/28
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液体在高速旋转的叶轮中的运动分为 2种,
周向运动,
与叶片的相对运动：
在 1 与 2 之间列机械能衡算方程式，得：
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1,理论压头表达式的推导
三．离心泵的理论压头和实际压头
W,处处与叶片相切
u与 w的矢量和为 c
由于截面 1和 2每转一周，这
两个截面的位置高低互换一次，
均位能差为 0，故未考虑位能差。
第二章 流体输送机械 15/28
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第二章 流体输送机械 16/28
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变小，这部分能量将转化为静压能
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三．离心泵的理论压头和实际压头
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第二章 流体输送机械 17/28
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根据余弦定理可知,
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（ 3）
（ 4）
式 3, 4 代入 上式 得,
三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 18/28
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一般 地, ? 1 =90 ? 则 c o s ? 1 =0,于是：
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三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 19/28
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三．离心泵的理论压头和实际压头
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第二章 流体输送机械 20/28
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请思考：与 H T,? 有关的因素有那些？分别是什么关系？
（ 2 ）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；
三．离心泵的理论压头和实际压头
代入上式得：而,
60
22 nDu ??
讨论,
(1)理论压头与流量 qV,T,叶轮转速 n,叶轮的尺寸
和构 造 （ D2,b2,?2） 有关；
第二章 流体输送机械 21/28
叶片后弯, ?2<90?,ctg?2>0,
即 HT,?随流量增大而减小；
叶片径向, ?2=90?,ctg?2=0,
即 HT,?不随流量而变化 ；
叶片前弯, ?2>90?,ctg?2<0,
即 HT,?随流量增大而增大。
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（ 3） 在叶轮转速, 直径一定时, 流量 qV,T与理论 压头 HT,?的关系
受装置角 ?2的影响如下,
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后弯叶片 径向叶片 前弯叶片
第二章 流体输送机械 22/28
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后弯叶片 径向叶片 前弯叶片
叶轮出口速度三角形
三．离心泵的理论压头和实际压头
问,为什么泵采用后弯叶片的居多？
第二章 流体输送机械 23/28
（ 4 ）理论压头与液体密度无关。
这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所
能提供的理论压头是相同的。
注意：泵对单位体积流体所加的能量 = ? gH T,?
与密度呈正比。
三．离心泵的理论压头和实际压头
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第二章 流体输送机械
2.1 液体输送机械 —— 泵
2.1.1 离心泵
一、离心泵的构造和工作原理
二、离心泵主要构件的结构及功能
三、离心泵的理论压头和实际压头
四、离心泵的主要性能参数和特性曲线
五、离心泵的工作点与流量调节
六、离心泵的组合操作 —— 串、并联
七、离心泵的安装高度
习题课
八、离心泵的类型和选用
第二章 流体输送机械 2/28
流体输送机械
?
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压缩机、真空泵
通风机、鼓风机
气体压送机械
泵液体输送机械
第二章 流体输送机械
?在化工生产中，常常需要将流体从低位输送到高处；从低
压设备输送到高压设备；沿管道输送到较远的地方。
?要克服位能、静压能之差及摩擦阻力引起的能量损失
?为此，必须借助一定的输送设备，对流体作功，以补充足
够的能量，这种为输送流体而提供能量的机械 ---流体输送
机械
?流体输送机械的目的,给流体加入机械能以实现 非自动过程
第二章 流体输送机械 3/28
按泵的工作原理为
泵
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、回转式等往复式容积式：如
轴流式、喷射式等、离心式速度式：如
2.1 液体输送机械 —— 泵
离心泵：靠高速旋转的叶轮, 液体在离心力作用下
获得能量, 以提高压强 。
往复泵：利用活塞的往复运动, 将能量传给液体,
以完成输送任务 。
回转泵：靠泵内一个或一个以上的转子旋转来吸入
和排出液体 。
旋涡泵：一种特殊类型的离心泵 。
液体输送机械,统称为泵
第二章 流体输送机械 4/28
1,离心泵的构造：
底阀
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泵轴及轴封装置
泵壳
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2.1.1 离心泵
一, 离心泵的构造和工作原理
泵轴
叶轮
泵壳
吸入导管
压出导管
第二章 流体输送机械 5/28
叶轮
泵壳
泵轴
吸入导管
压出导管
底阀
问 1,
流体在泵内都获得了什么能量？
其中那种能量占主导地位？
2,离心泵的工作原理
一, 离心泵的构造和工作原理
问 2,
泵为什么可以从贮槽吸入液
体？
问 3,
何为气缚现象？
第二章 流体输送机械 6/28
气缚现象, 泵壳和吸入管路内没有充满液体，
泵内有空气，由于空气密度远小于液体的密
度，叶轮旋转对其产生的离心力很小，叶轮
中心处所形成的低压不足以形成吸上液体所
需要的真空度，泵就无法工作。
第二章 流体输送机械 7/28
叶轮
泵
壳
泵
轴
吸入口
底
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调节阀
排出口
吸入管
排出管
离心泵叶轮
第二章 流体输送机械 8/28
1,叶轮
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半闭式叶轮
敞式叶轮
闭式叶轮
二, 离心泵主要构件的结构及功能
敞式叶轮和半闭式叶轮
不易发生堵塞现象
第二章 流体输送机械 9/28
叶轮轴向力问题
二, 离心泵主要构件的结构及功能
轴向力
闭式或半闭式叶轮后
盖板与泵壳之间空腔
液体的压强较吸入口
侧高，这使叶轮遭受
指向吸入口方向的 轴
向推力,这使叶轮向
吸入口侧位移，引起
叶轮与泵壳接触处的
磨损。
解决办法, a.叶轮后
盖板上钻一些小孔 ---
平衡孔 ;b.双吸式泵。
第二章 流体输送机械 10/28
2．泵壳
思考,泵壳的主要作用是什么？
① 汇集液体，并导出液体；
②能量转换装置
二, 离心泵主要构件的结构及功能
第二章 流体输送机械 11/28
导轮
思考,
为什么导轮的弯曲方向
与叶片弯曲方向相反？
二, 离心泵主要构件的结构及功能
第二章 流体输送机械 12/28
压头,
泵提供给单位重量液体
的能量称为泵的压头，
用 H表示，单位 m。
三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 13/28
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多，且叶片厚度不计。
叶轮的叶片数目为无穷
流体为理想流体
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理论压头, 理想情况下单位重量液体所获得的能量称为
理论压头, 用 H?表示 。
问：由 （ 1 ）,（ 2 ）可以得出什么结果？
由 ( 1 ) ? 液体在泵内无摩擦阻力损失
由 (2) ? 流体与叶片的相对运动的运动轨迹
可视为与叶片形状相同。
三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 14/28
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1,理论压头表达式的推导
三．离心泵的理论压头和实际压头
W,处处与叶片相切
u与 w的矢量和为 c
由于截面 1和 2每转一周，这
两个截面的位置高低互换一次，
均位能差为 0，故未考虑位能差。
第二章 流体输送机械 15/28
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（ 3）
（ 4）
式 3, 4 代入 上式 得,
三．离心泵的理论压头和实际压头
第二章 流体输送机械 18/28
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一般 地, ? 1 =90 ? 则 c o s ? 1 =0,于是：
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第二章 流体输送机械 19/28
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第二章 流体输送机械 20/28
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（ 2 ）叶轮直径及转速越大，则理论压头越大；
三．离心泵的理论压头和实际压头
代入上式得：而,
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讨论,
(1)理论压头与流量 qV,T,叶轮转速 n,叶轮的尺寸
和构 造 （ D2,b2,?2） 有关；
第二章 流体输送机械 21/28
叶片后弯, ?2<90?,ctg?2>0,
即 HT,?随流量增大而减小；
叶片径向, ?2=90?,ctg?2=0,
即 HT,?不随流量而变化 ；
叶片前弯, ?2>90?,ctg?2<0,
即 HT,?随流量增大而增大。
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（ 3） 在叶轮转速, 直径一定时, 流量 qV,T与理论 压头 HT,?的关系
受装置角 ?2的影响如下,
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后弯叶片 径向叶片 前弯叶片
第二章 流体输送机械 22/28
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后弯叶片 径向叶片 前弯叶片
叶轮出口速度三角形
三．离心泵的理论压头和实际压头
问,为什么泵采用后弯叶片的居多？
第二章 流体输送机械 23/28
（ 4 ）理论压头与液体密度无关。
这就是说，同一台泵无论输送何种液体，所
能提供的理论压头是相同的。
注意：泵对单位体积流体所加的能量 = ? gH T,?
与密度呈正比。
三．离心泵的理论压头和实际压头
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